[發(fā)明專利]為離子植入建立中電流帶狀離子束的方法及其離子束系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410541752.9
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104835709A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅伯特·凱姆;查爾斯·M·弗里;大衛(wèi)·豪格倫德;威廉·P·普拉托夫;庫羅什·薩阿達(dá)特曼德
• 申請（專利權(quán)）人: 漢辰科技股份有限公司
• 主分類號: H01J37/317
• 分類號: H01J37/317
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 徐偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明系關(guān)于離子植入技術(shù)，尤其關(guān)于一種為離子植入建立中電流帶狀離子束的方法及一種離子束系統(tǒng)。

背景技術(shù)

離子植入是將原子或分子導(dǎo)入標(biāo)靶基板的過程，這些原子或分子一般稱為摻質(zhì)，用于賦予物質(zhì)有用的性質(zhì)。在以離子束處理物質(zhì)的領(lǐng)域，已經(jīng)開發(fā)出各種技術(shù)，用以產(chǎn)生大而近乎平形且具有受控制的電流均勻度的帶狀離子束。

使用帶狀離子束于高電流植入已為業(yè)界所熟知，相關(guān)的技術(shù)已揭露于如下的專利：美國專利號7,326,941、美國專利號7,462,843、美國專利號5,350,926及美國專利號5,834,786。一般系藉由以下方式將自離子源取得的離子均勻地分布于標(biāo)靶：首先使到達(dá)標(biāo)靶的離子束的離子強度高度均勻地分布于離子束的長邊，然后沿平行于短邊的方向移動標(biāo)靶。

在實際應(yīng)用上，標(biāo)靶通常是硅晶圓，對厚度300毫米(mm)大小的晶圓進(jìn)行高電流植入時，自離子源取得的總離子電流系介于10毫安(mA)到100mA之間，撞擊晶圓的帶狀離子束的總離子強度約在3mA到30mA之間，施加于晶圓的離子劑量是在1E14到5E15ions/cm²之間，又。當(dāng)離子離開離子源時，其能量約在8keV到20keV之間，之后藉由減速降低能量，使植入標(biāo)靶的離子其能量約在0.2keV到20keV之間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明擴(kuò)展帶狀離子束植入系統(tǒng)的使用范圍，使其植入劑量或離子束電流可以千倍的等級降低(例如降低一千或數(shù)千倍)。本發(fā)明的方法及技術(shù)使得撞擊晶圓的帶狀離子束的總離子強度約在3μA到3mA之間，且施加于晶圓的離子劑量介于1E11到1E14ions/cm²之間。本發(fā)明的方法及技術(shù)可使用于專為中度電流植入的離子植入系統(tǒng)，亦可使用于中度及高度電流兩用的離子植入系統(tǒng)(例如離子劑量是在1E11到5E15ions/cm²之間，離子強度在3μA到30mA之間)。

本發(fā)明可應(yīng)用于較大的離子能量的范圍，包括植入能量(0.2keV至大于100keV)，及自離子源提取的能量(8keV至大于40keV)。

本發(fā)明揭露一種中度電流離子植入方法，其使用一種具長邊及短邊的帶狀離子束，并先使到達(dá)標(biāo)靶的離子束的離子強度高度均勻地分布于長邊，然后沿平行于短邊的方向移動標(biāo)靶，進(jìn)而使得離子可均勻地分布于標(biāo)靶。

本發(fā)明為控制到達(dá)標(biāo)靶的總離子強度約在3μA到3000μA之間，系提供離子源一種混合有工作氣體及運載氣體的進(jìn)料氣體，并設(shè)定離子源的總輸出，使離子束能配稱于提取間隙，其中藉由調(diào)整工作氣體及運載氣體的比例以控制工作離子束的強度，并于之后利用質(zhì)量分析儀將運載氣體自工作離子束分離。又工作離子束強度亦可藉由設(shè)置于離子源下游的一或多個機(jī)械式電流限制裝置而達(dá)成。

本發(fā)明為控制帶狀離子束在長邊的均勻度，系將一或多個均勻度控制裝置設(shè)置于質(zhì)量分析儀及標(biāo)靶之間的離子束路徑上，又用以加速或減速離子束的組件亦可選擇性地設(shè)置于質(zhì)量分析儀及標(biāo)靶之間。

附圖說明

圖1所示系本發(fā)明一實施例離子束系統(tǒng)的特征的示意圖。

圖2a,2b及2c所示系一離子源提取系統(tǒng)由帶狀離子束的短邊平面觀看的示意圖。

圖3所示為本發(fā)明一實施例的建立一均勻的中電流帶狀離子束的方法的流程圖。

符號說明

10??????????????????離子束系統(tǒng)

12??????????????????離子束

14??????????????????離子源

16??????????????????工作氣體

18??????????????????運載氣體

20??????????????????離子源提取系統(tǒng)

22??????????????????前板

24??????????????????狹縫

26??????????????????抑制電極

28??????????????????接地電極

d???????????????????提取間隙

30??????????????????等離子體邊界

30＇????????????????等離子體邊界

30”????????????????等離子體邊界

32??????????????????電流限制裝置

34??????????????????質(zhì)量分析儀